(57)【要約】【課題】高速回転にも対応できるとともに、冷却のための手段を設けることなく潤滑と冷却とを一度にできる回転電機のアウターロータ支持構造を提供する。【解決手段】ステータ１０１と、ステータの外側に設けられたアウターロータ１０３と、から少なくとも構成される回転電機のアウターロータ支持構造において、アウターロータの一端を支持する軸受けに供給される潤滑油が、アウターロータの内側表面を流れて、軸受けとは反対側のアウターロータの端部から外部へ排出されるよう構成する。【選択図】図３
2005168194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、ステータの外側に設けられたアウターロータと、から少なくとも構成される回転電機のアウターロータ支持構造において、アウターロータの一端を支持する軸受けに供給される潤滑油が、アウターロータの内側表面を流れて、軸受けとは反対側のアウターロータの端部から外部へ排出されるよう構成したことを特徴とする回転電機のアウターロータ支持構造。
【請求項２】
アウターロータの内径（Ｄoi）よりも軸受け外輪の内径（Ｄbo）が小さいことを特徴とする請求項１記載の回転電機のアウターロータ支持構造。
【請求項３】
軸受けの潤滑油供給口が軸受けの外側に設けてあり、軸受けの外輪の潤滑油供給口側にひさし状部材を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の回転電機のアウターロータ支持構造。
【請求項４】
軸受けの潤滑油供給口がアウターロータ側に設けてあることを特徴とする請求項１または２記載の回転電機のアウターロータ支持構造。
【請求項５】
アウターロータの軸受け側の端部に第１のプレートを配置し、第１のプレートの内径（Ｄwi1）とアウターロータの内径（Ｄoi）および軸受け外輪の内径（Ｄbo）との関係が、
Ｄoi＞Ｄwi1＞Ｄbo
であることを特徴とする請求項４記載の回転電機のアウターロータ支持構造。
【請求項６】
アウターロータの内側表面において軸方向に溝部を設けるとともに、アウターロータの第１のプレートとは反対側の端部に第２のプレートを配置し、溝部の底部の径（Ｄmi）および第２のプレートの内径（Ｄwi2）と第１のプレートの内径（Ｄwi1）および軸受け外輪の内径（Ｄbo）との関係が、
Ｄwi2＞Ｄmi＞Ｄwi1＞Ｄbo
であることを特徴とする請求項５記載の回転電機のアウターロータ支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータと、ステータの外側に設けられたアウターロータと、から少なくとも構成される回転電機のアウターロータ支持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータと、ステータの外側に設けられたアウターロータと、から少なくとも構成される回転電機の一例として、円筒状のステータを挟み、内外周にアウターロータ及びインナーロータが配置され、ステータに巻回された多相コイルに複合電流を流すことで、アウターロータとインナーロータを独立して回転制御可能な複軸多層構造を有する回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この回転電機では、アウターロータを回転可能に支持するために軸受けが使用されているが、この軸受けはグリス封入タイプのものであった。
【特許文献１】特開２００１−７８４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の回転電機におけるグリス封入タイプの軸受けは、コストも高く同じ径の油潤滑の軸受けと比較すると、高速回転に対して不利であるという問題があった。また、グリス封入タイプの軸受けでは、その軸受けが支持するアウターロータの冷却を軸受けの潤滑とは別の手段で行う必要があるという問題もあった。
【０００４】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、高速回転にも対応できるとともに、冷却のための手段を設けることなく潤滑と冷却とを一度にできる回転電機のアウターロータ支持構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の回転電機のアウターロータ支持構造は、ステータと、ステータの外側に設けられたアウターロータと、から少なくとも構成される回転電機のアウターロータ支持構造において、アウターロータの一端を支持する軸受けに供給される潤滑油が、アウターロータの内側表面を流れて、軸受けとは反対側のアウターロータの端部から外部へ排出されるよう構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の回転電機のアウターロータ支持構造では、軸受けを潤滑した潤滑油がアウターロータの内周表面を流れ、軸受けと反対側の排出口から外部へ排出されるので、潤滑と冷却を一度にすることができる。また、回転時には遠心力によりアウターロータの内周表面に薄く潤滑油が張り付き熱伝導率を高め、排出口からも積極的に排出されるため、回転数に比例して、つまり、要求冷却性能と潤滑性能に比例して、冷却能力と潤滑能力とが向上する。そのため、高速回転に対応できるとともに、無駄が少なくなる。
【０００７】
なお、本発明の回転電機のアウターロータ支持構造の好適例においては、アウターロータの内径（Ｄoi）よりも軸受け外輪の内径（Ｄbo）が小さくなるよう構成することができる。このように構成すれば、軸受けの潤滑油が出てくる位置よりもアウターロータの内側表面が外側に位置するため、回転時の遠心力により積極的に潤滑油が流れ、冷却能力と潤滑能力とをさらに向上させることができる。
【０００８】
また、本発明の回転電機のアウターロータ支持構造の好適例においては、軸受けの潤滑油供給口が軸受けの外側に設けてあり、軸受けの外輪の潤滑油供給口側にひさし状部材を設けるよう構成することができる。このように構成すれば、軸受けの外側のステータ固定壁側から潤滑油を供給することとなるが、軸受けの外輪に設けられたひさし状部材により、あふれる潤滑油をキャッチし積極的に軸受けレース面に潤滑油を供給することができ、供給側とは反対側、つまり、アウターロータの内側表面に流れる側に潤滑油を供給することができる。その結果、冷却能力と潤滑能力とをさらに向上させることができる。
【０００９】
さらに、本発明の回転電機のアウターロータ支持構造の好適例においては、軸受けの潤滑油供給口がアウターロータ側に設けてあるよう構成することができる。通常、特に高速回転用に設計された軸受けでは、保持器の構造上、レース面とスキマが少なく反対側に潤滑油が流れ出にくく構成している。そのため、このように構成することで、回転電機の内側、つまり、アウターロータ側に設けられた潤滑油供給口から供給され、軸受けの玉に吹きかかった潤滑油は、潤滑油供給口と同じ側に流れ出て、アウターロータの内側表面を冷却する。その結果、冷却能力と潤滑能力とをさらに向上させることができる。
【００１０】
さらにまた、本発明の回転電機のアウターロータ支持構造の好適例においては、アウターロータの軸受け側の端部に第１のプレートを配置し、第１のプレートの内径（Ｄwi1）とアウターロータの内径（Ｄoi）および軸受け外輪の内径（Ｄbo）との関係が、Ｄoi＞Ｄwi1＞Ｄboであるよう構成することができる。このように構成することで、回転時の遠心力による潤滑油の流れをスムースにするだけでなく、軸受けから流れ出た潤滑油を一旦軸受けと第１のプレートとの間の空間に溜めて、アウターロータの内側表面に均一に流れるようにする。その結果、冷却能力と潤滑能力とをさらに向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の回転電機のアウターロータ支持構造の好適例においては、アウターロータの内側表面において軸方向に溝部を設けるとともに、アウターロータの第１のプレートとは反対側の端部に第２のプレートを配置し、溝部の底部の径（Ｄmi）および第２のプレートの内径（Ｄwi2）と第１のプレートの内径（Ｄwi1）および軸受け外輪の内径（Ｄbo）との関係が、Ｄwi2＞Ｄmi＞Ｄwi1＞Ｄboであるよう構成することができる。このように構成することで、アウターロータの内側表面に設けた溝部に潤滑油を流すことができる。また、ステータとアウターロータとの間のエアギャップ部に潤滑油が充満されることがなく、不必要にフリクションが増大することを防ぐことができる。その結果、冷却能力と潤滑能力とをさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明のアウターロータ支持構造を備える回転電機の一例としての複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットの全体図である。なお、以下に説明する複軸多層モータはその基本的な構成を説明するためのものであり、本発明の特徴部分については、後に詳細に説明する。図１において、Ｅはエンジン、Ｍは複軸多層モータ、Ｇはラビニョウ型複合遊星歯車列、Ｄは駆動出力機構、１はモータカバー、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーである。
【００１３】
前記エンジンＥは、ハイブリッド駆動ユニットの主動力源であり、エンジン出力軸５とラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤR2とは、回転変動吸収ダンパー６及び多板クラッチ７を介して連結されている。
【００１４】
前記複軸多層モータＭは、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有する副動力源である。この複軸多層モータＭは、前記モータケース２に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータIRと、前記ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータORと、を同軸上に三層配置することで構成されている。前記インナーロータIRに固定の第１モータ中空軸８は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤS1に連結され、前記アウターロータORに固定の第２モータ軸９は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤS2に連結されている。
【００１５】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、二つのモータ回転数を制御することにより無段階に変速比を変える無段変速機能を有する遊星歯車機構である。このラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンP1に噛み合う第１サンギヤS1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２サンギヤS2と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2との５つの回転要素を有して構成されている。前記第１リングギヤR1とギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が介装されている。前記共通キャリヤＣには、出力ギヤ１１が連結されている。
【００１６】
前記駆動出力機構Ｄは、出力ギヤ１１と、第１カウンターギヤ１２と、第２カウンターギヤ１３と、ドライブギヤ１４と、ディファレンシャル１５と、ドライブシャフト１６，１６により構成されている。そして、出力ギヤ１１からの出力回転及び出力トルクは、第１カウンターギヤ１２→第２カウンターギヤ１３→ドライブギヤ１４→ディファレンシャル１５を経過し、ドライブシャフト１６，１６から図外の駆動輪へ伝達される。
【００１７】
すなわち、ハイブリッド駆動ユニットは、前記第２リングギヤR2とエンジン出力軸５を連結し、前記第１サンギヤS1と第１モータ中空軸８とを連結し、前記第２サンギヤS2と第２モータ軸９とを連結し、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ１１を連結することにより構成されている。
【００１８】
図２は、ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、この発明の対象となる複軸多層モータの一例をより詳細に示す図である。この複軸多層モータに、この発明のアウターロータ支持構造を適用することができる。図２に示す構成の複軸多層モータは、一個の円環状のステータ１０１と、その半径方向内方および外方にそれぞれ互いに同軸の所定回転軸線Ｏ上にて回転自在に配置したインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３とよりなる三重構造とし、これらをハウジング１０４内に収納して構成する。
【００１９】
ここにおけるインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３はそれぞれ、電磁鋼板などをプレス成形して造った板材のロータ軸線方向への積層になる積層コア１２４，１２５を具え、これら積層コア１２４，１２５に、ロータ軸線方向に貫通する永久磁石を円周方向等間隔に配置して設けた構成となす。インナーロータ１０２とアウターロータ１０３とでは、配置する磁極数を変えることで、両者の極対数を異ならせている。一例を示すと、磁石の個数自体はインナーロータ１０２とアウターロータ１０３で同一であり、１２個ずつであるが、インナーロータ１０２は２個の磁石で１極を成しているため、極対数としては３極対となり、アウターロータ１０３は１個の磁石で１極を成しているため、極対数としては６極対となる。
【００２０】
そしてハウジング１０４内へのインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の収納に当たっては、アウターロータ１０３は、積層コア１２５の外周にトルク伝達シェル１０５を駆動結合して具え、該トルク伝達シェル１０５の両端をそれぞれベアリング１０７，１０８によりハウジング１０４に回転自在に支持し、トルク伝達シェル１０５をベアリング１０７の側でアウターロータシャフト１０９に結合する。
本発明のアウターロータ支持構造の特徴は、このアウターロータ１０３の支持の方法にある。この特徴については、後に詳細に説明する。
【００２１】
インナーロータ１０２は積層コア１２４の中心に、内部に上記アウターロータシャフト１０９を回転自在に貫通した中空のインナーロータシャフト１１０を貫通して具え、これらインナーロータ１０２の積層コア１２４およびインナーロータシャフト１１０間を駆動結合する。そしてインナーロータシャフト１１０の中間部をベアリング１１２により、固定のステータブラケット１１３内に回転自在に支持し、一端部（図１では左端部）をベアリング１１４によりトルク伝達シェル１０５の対応端壁に回転自在に支持する。
【００２２】
ステータ１０１は、電磁鋼板をプレス成形して造ったＩ字状のステータ鋼板をステータ軸線方向に積層してなる多数のステータティースを具える。個々のステータティースには、アウターロータ側ヨークおよびインナーロータ側ヨーク間におけるティースの箇所において図２に示す如く電磁コイル１１７を巻線し、これらコイル巻線済のステータティースを同一円周方向等間隔に、つまり円形に配列してステータコアとなし、このステータコアをステータ軸線方向両側のブラケット１１３，１１８間に何らかの手段で挟持すると共に全体的に樹脂１２０でモールドすることにより一体化してステータ１０１を構成する。
【００２３】
なお、このモータの駆動に当たっては、回転センサ１４８および回転センサ１４７が検出するインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の回転位置、つまりこれらに上記のごとく設けられる永久磁石の位置に応じた両ロータ１０２，１０３用の位相の異なる駆動電流を複合して得られる複合電流をステータ１０１の電磁コイル１１７に供給し、これにより両ロータ１０２，１０３用の回転磁界をステータに個別に発生させることで、回転磁界に同期してロータ１０２，１０３を個別に回転駆動させることができる。
【００２４】
次に、上述した構成の複軸多層モータにおいて、アウターロータ１０３の支持方法として好適に利用できる本発明のアウターロータ支持構造について説明する。なお、ここではインナーロータ１０２をも有する複軸多層モータを例にとったが、本発明は、ステータと、ステータの外側に設けられたアウターロータと、から少なくとも構成された回転電機、すなわち、ステータの外側にロータを設けた構造の回転電機であれば、どのような構成の回転電機にも適用することができる。
【００２５】
図３は本発明の回転電機のアウターロータ支持構造の一例を説明するための図である。図３に示す例において、アウターロータ１０３の一端を支持する軸受け２０１に供給される潤滑油が、矢印で示したように、アウターロータ１０３とステータ１０１との間においいてアウターロータ１０３の内側表面を流れて、軸受け２０１とは反対側のアウターロータ１０３の端部に設けた潤滑油排出口２０２から外部へ排出されるよう構成されている。そのため、軸受け２０１を潤滑した潤滑油がアウターロータ１０３の内側表面を流れ軸受け２０１とは反対側の潤滑油排出口２０２から排出されるので、潤滑と冷却を一度にできる。また、回転時には、遠心力によりアウターロータ１０３を構成する積層鋼板の表面に薄く潤滑油が張り付き熱伝導率を高めることができる。さらに、潤滑油排出口２０２からも積極的に潤滑油が排出されるため、回転数に比例して、つまり、要求冷却性能と潤滑性能に比例して、潤滑能力と冷却能力が向上するため無駄がない。
【００２６】
また、図３に示す例では、アウターロータ１０３の内径（Ｄoi）よりも軸受け２０１の外輪の内径（Ｄbo）が小さくなるよう構成している。そのため、軸受け２０１の潤滑油が出てくる位置よりアウターロータ１０３を構成する積層鋼板表面が外側に位置することとなり、回転時の遠心力により積極的に潤滑油を流すことができる。さらに、図３に示す例では、軸受け２０１の潤滑油供給口２０４が軸受け２０１の外側のステータ固定壁２０５に設けてあり、軸受け２０１の外輪の潤滑油供給口２０４側にひさし状部材２０６を設けている。そのため、軸受け２０１の外輪に設けたひさし状部材２０６により、あふれる潤滑油をキャッチし積極的に軸受け２０１のレース面に潤滑油を供給することができる。そして、潤滑油の供給側とは反対側、つまり、アウターロータ１０３を構成する積層鋼板表面に流れる側に、潤滑油を供給できる。
【００２７】
図４は本発明の回転電機のアウターロータ支持構造の他の例を説明するための図である。図４に示す例において、図３に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図４に示す例では、軸受け２０１の潤滑油供給口２０４が、アウターロータ１０３側に設けられている。本例では、回転電機の内側、つまり、アウターロータ１０３側に設けられた潤滑油供給口２０４から供給され、軸受け２０１の玉に吹きかかった潤滑油は、潤滑油供給口２０４と同じ側に流れ出て、アウターロータ１０３を構成する積層鋼板を冷却する。
【００２８】
図５は本発明の回転電機のアウターロータ支持構造のさらに他の例を説明するための図である。図５に示す例において、図３に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示す例では、アウターロータ１０３の軸受け２０１側の端部に第１のプレート２０７を配置し、第１のプレート２０７の内径（Ｄwi1）とアウターロータ１０３の内径（Ｄoi）および軸受け２０１の外輪の内径（Ｄbo）との関係が、Ｄoi＞Ｄwi1＞Ｄboとなるよう構成している。本例では、第１のプレート２０７を配置するとともに、その高さの関係を規定することで、回転時の遠心力による潤滑油の流れをスムースにするだけでなく、軸受け２０１から流れ出た潤滑油を一旦軸受け２０１と第１のプレート２０７との間の空間に溜めて、アウターロータ１０３を構成する積層鋼板表面に均一に流れるようにできる。
【００２９】
図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の回転電機のアウターロータ支持構造のさらに他の例を説明するための図である。図６（ａ）、（ｂ）に示す例において、図３に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６（ａ）、（ｂ）に示す例では、アウターロータ１０３の内側表面において、軸方向に溝部２０８を設けている。溝部２０８の本数は特に限定しない。また、アウターロータ１０３の第１のプレート２０７とは反対側の端部に第２のプレート２０９を設けている。そして、溝部２０８の底部の径（Ｄmi）および第２のプレート２０９の内径（Ｄwi2）と第１のプレート２０７の内径（Ｄwi1）および軸受け２０１の外輪の内径（Ｄbo）との関係が、Ｄwi2＞Ｄmi＞Ｄwi1＞Ｄboとなるよう構成している。本例では、アウターロータ１０３を構成する積層鋼板表面に設けられた溝部２０８に潤滑油を流すことができる。また、ステータ１０１とアウターロータ１０３との間のエアーギャップ部に潤滑油が充満されることがなく、不必要にフリクションが増大することを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の回転電機のステータ構造は、一例として、内外にロータを有し、ロータ間にステータを有する３層構造の回転電機において、高速回転にも対応できるとともに、冷却のための手段を設けることなく潤滑と冷却とを一度にできるアウターロータ支持構造を達成する用途に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットを示す概略全体図である。
【図２】ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、本発明のアウターロータ支持構造の対象の一例となる複軸多層モータを示す縦断側面図である。
【図３】本発明の回転電機のアウターロータ支持構造の一例を説明するための図である。
【図４】本発明の回転電機のアウターロータ支持構造の他の例を説明するための図である。
【図５】本発明の回転電機のアウターロータ支持構造のさらに他の例を説明するための図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の回転電機のアウターロータ支持構造のさらに他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０１  ステータ
１０２  インナーロータ
１０３  アウターロータ
２０１  軸受け
２０２  潤滑油排出口
２０４  潤滑油供給口
２０５  ステータ固定壁
２０６  ひさし状部材
２０７  第１のプレート
２０８  溝部
２０９  第２のプレート
【図１】
2005168194.tif 000003
【図２】
2005168194.tif 000004
【図３】
2005168194.tif 000005
【図４】
2005168194.tif 000006
【図５】
2005168194.tif 000007
【図６】
2005168194.tif 000008